扩展水凝物控制变量的雷达资料同化对台风“天鸽”数值模拟的影响

利用WRF(Weather Research and Forecast)模式及WRFDA(WRF model data assimilation system)系统,针对2017年台风“天鸽”个例通过同化雷达径向速度(Vr)和反射率因子(RF),研究水凝物控制变量的雷达资料同化对台风分析预报的影响。研究表明：雷达径向速度的直接同化有效地改进了模式初始场中台风涡旋区的中小尺度信息,分析场中产生了气旋性的风场增量,对模式背景场中的台风有显著增强作用。通过在传统控制变量中扩展针对水凝物的控制变量可有效地同化雷达反射率因子资料,对初始场的水物质进行调整,并对随后确定性预报的台风路径和强度都有一定的正效果。此外,相比没有水凝物控制变量的雷达同化试验,加入了水凝物控制变量的雷达资料同化试验降水预报效果更好。这为将我国近海的地基多普勒天气雷达用于台风初始化分析和预报提供了一定的技术支撑和保障。     

北斗新一代试验星观测数据质量分析

5颗北斗新一代试验星搭载了包括B1C、B2a和B2b的诸多新体制民用信号,并且为了与北斗区域系统平稳过渡而搭载了B1I和B3I两个旧体制信号。采集了来自国内的6个监测站7 d的试验星观测数据,针对信号载噪比和码伪距多路径偏差分析了新一代试验星观测数据质量。结果表明,新一代试验星信号的各项指标整体较北斗区域系统卫星更好。前者载噪比较高,虽然仍发现了部分测站数据微小的多路径波动,但通过实时相位平滑伪距的方法可以很好地消除之;新一代试验星上B3I与B1I频点的载噪比最大,B2a和B2b次之,B1C的载噪比最小,且不同测站的观测结果存在明显差异;新一代试验星各频点的MP基本相同,但B2a、B2b和B3I频点MP的RMS明显小于B1I和B1C频点的结果。     

北斗Ⅱ载波相位差分定位法在高填方变形监测中的应用

通过对北斗Ⅱ载波相位差分定位技术在高填方变形监测中的应用研究,包括实时动态差分定位(RTK)和静态相对定位,构建了完整的北斗Ⅱ高填方变形监测软硬件系统。该系统采用基于贯序极限学习机的卫星信号周跳探测与修复方法进行数据预处理,并利用基于卫星历元数的分层置信滤波算法对静态相对定位结果进行修正,提高了定位结果的准确性和可靠性。通过自制的精度测试装置,以百分表和钢尺测量的位移变化量为相对真值,完成了上述变形监测系统的精度试验。试验结果表明:该系统的RTK高程测量精度优于2 cm,静态高程测量精度优于2 mm,静态水平位移测量精度优于1.5 mm,可有效抑制卫星信号周跳和卫星历元数量较少等因素的影响。     

一种链码跟踪与相位验证相结合的直线提取方法

提出了一种链码跟踪与相位验证相结合的直线提取方法。该方法首先针对Canny边缘图提出一种完全细化方法;其次提出一种改进的链码跟踪方法,其步骤包括检测链码端点,建立动态链码主方向确定链码跟踪方向,优先跟踪八邻域内边缘点,八邻域内无边缘点再进行八邻域外边缘点,并采用直线化分析对链码进行动态约束;最后对链码进行直线拟合及相位验证,满足条件输出直线,不满足要求的链码则重新设定端点进行跟踪直线提取。通过多种不同光学图像数据的试验结果分析表明,本文所提出的方法不仅能够精确实现边缘直线信息的拟合,并且能够解决由于白噪声及相位编组所引起的直线断裂问题。     

偏航姿态对北斗精密单点定位的影响分析

当太阳相对于卫星轨道面的高度角较小时,北斗导航卫星将不会跟踪太阳位置,卫星姿态发生异常复杂的变化后一段时间内处于零偏模式。在此期间采用名义姿态将影响卫星天线相位中心偏差、相位缠绕等误差计算,进而使精密单点定位(PPP)参数估计和天顶对流层延迟估计出现偏差。研究表明,在北斗导航卫星处于零偏期间,采用名义姿态计算的相位缠绕、天线相位中心偏差中存在超过15cm的误差。在此期间的北斗卫星采用零偏姿态改正相位缠绕等误差,与采用名义姿态相比,动态PPP位置参数N、E、U的估计精度可以提高53.2%、54.2%、39.3%,静态PPP位置参数N、E、U的估计精度可以提高61.0%、72.3%、58.4%,天顶对流层延迟估计精度提高33.0%。     

梅州地区两次雷暴过程的多尺度气象资料分析

利用闪电定位、多普勒雷达、探空数据以及自动气象站资料对2016年4月17日梅州地区的两次雷暴过程进行了分析。结果表明:两次雷暴过程均是强对流系统造成的,地闪以及降水空间分布呈北多南少特征;正闪密集时段,有明显降水以及风速突变特征,地闪密集区对应着强风切变区域;地闪变化与风速变化相关性明显,地闪较降水有一定的滞后性;地闪的密集区域与雷达回波强度中心基本吻合;多普勒雷达回波特征、不稳定层结参数特征均符合强对流系统的特征。     

接收机钟跳对单站GPS测速的影响及改正方法

分析了各类钟跳与时标、载波相位观测值之间的关系,给出了顾及各类钟跳的导出多普勒值构造方法。试验结果表明,30 s采样率的静态数据,钟跳对速度的影响可达cm/s级,而1 s采样率的静态数据,钟跳影响可达dm/s级;对于5 s采样率的动态车载数据,顾及钟跳影响的点位速度内符合精度为0.5 cm/s,而不顾及钟跳的情况下,精度达到了25 cm/s。     

乌鲁木齐机场一次寒潮多相态降水过程分析

利用常规观测资料及新疆区域自动站、乌鲁木齐风廓线雷达、多普勒雷达资料,针对2015年2月13日发生在乌鲁木齐地区的一次雨雪天气过程,从大气背景环境、风温垂直结构、冷暖平流及雨、雪相态转换成因等方面进行分析。结果表明:此次寒潮降水天气的大尺度环流背景是中亚地区高空脊向极区发展,脊顶北风引导极地冷空气南下,在西西伯利亚地区发展成大槽。大槽东移进入新疆地区后,槽后冷空气与北上的西南暖湿气流在天山山区汇合造成此次寒潮降水天气。乌鲁木齐机场出现雪转雨再转雪等相态转换,是由于先受冷平流控制,随着地面冷锋前部暖平流临近,低空暖层厚度加大,降雪粒子在降落过程中融化为雨滴,地面降水相态转为雨夹雪和雨,冷锋系统进入后,再次处于冷平流控制下,降水相态再由雨转为雪。风廓线雷达风场资料的分析结果表明,空中冷暖平流的性质和转换与降水相态变化有较好的对应关系;风廓线垂直速度显示,降雪粒子与雨滴粒子相比,垂直速度较小且雨滴粒子主要集中在1000 m以下。利用多普勒雷达产品分析地面冷锋的移动、空中冷暖平流的变化,有助于对降水相态变化的预报。     

2016年6月西宁市大通地区两次冰雹天气过程分析

利用Micsps常规天气资料和多普勒雷达资料,对2016年6月21日和26日大通地区两次冰雹天气对比分析,发现这两次过程前期形势是500h Pa场蒙古低槽分裂短波槽南下,与南支槽前的西南气流汇合,并配有冷温槽。通过雷达产品对比分析发现,21日对流单体较分散,强度较弱,持续时间短。26日对流云有组织,结构较紧密,成团状分布,持续时间长。结果表明当有垂直风切变,适宜的0℃层和-20℃层高度,较强的组合反射率回波强度,较高的垂直累积液态水含水量值,垂直累积液态水含水量有明显突增突降等都有利于冰雹增长的特征,因此可作为冰雹临近预报的指标。     

南京及周边地区雷达气候学分析

为了研究南京及周边地区暖季（6-9月）对流风暴的活动分布规律,利用2009-2013年6-9月长时间序列的南京多普勒天气雷达数据识别对流回波并格点化,统计并分析了南京及周边地区对流风暴的气候学分布特征,结果表明:（1）在暖季,南京及周边地区对流风暴具有明显的区域分布特征,其中7与8月为对流风暴活动高峰期,对流风暴频数分布大值中心位于南京东部沿江地区;（2）不同尺度和伸展高度对流风暴的分布特征各不相同,较大较深对流的分布大值中心更加明显;（3）对流风暴的垂直结构因月份不同而有所差异,7与8月对流风暴强度最大;（4）不同尺度和伸展高度对流风暴频数存在明显的日变化特征,呈多峰分布,主峰值区位于午后,同样,各月份对流风暴频数的日变化特征也非常明显,呈单峰或者多峰分布。